成膜【deposition】

概要

成膜（deposition）とは、物体の表面に特定の材料を用いてごく薄い膜を形成すること。半導体チップ製造においては、基板(ウェハ)の表面に素子や配線の材料となる物質の薄膜を形成する工程を指す。

ICチップの製造では、シリコンなどでできた薄い円形のウェハを洗浄し、表面に金属や絶縁体など材料となる化合物の薄い膜を形成する。

これに感光剤を塗布し、回路パターンを描いたマスクの上から露光すると回路の形に薄膜が露出し、配線や素子の一部として機能するようになる。この過程を何度も繰り返して層状に薄膜を重ねていくと立体構造を持つ素子を形作ることができる。

成膜法で最もよく知られる金属の「めっき」は液体中で反応を起こす液相（湿式）成膜法の一種だが、半導体製造では主に真空中や気体中で成膜する気相（乾式）成膜法が用いられる。

このうち、主に化学的な反応を利用する方式はCVD（Chemical Vapor Deposition）、物理的な反応を利用する方式はPVD（Physical Vapor Deposition）と呼ばれ、基板や膜の組成、必要な特性などを元に使い分けられる。

CVD (Chemical Vapor Deposition/化学蒸着/化学気相成長法)

物体表面に薄膜を形成する手法の一つで、化学反応を利用する手法の総称。真空が不要なため装置がコンパクトで短時間で処理できる。

気体の材料を満たした容器に基板を入れ、加熱や加圧により表面の物質と化学反応を引き起こして膜を形成する。熱で反応を制御する熱CVDがよく知られるが、光を照射する光CVD、材料をプラズマ化するプラズマCVDなどもある。

PVD (Physical Vapor Deposition/物理蒸着/物理気相成長法)

物体表面に薄膜を形成する手法の一つで、化学反応以外の物理的な現象を利用する手法の総称。反応に真空を要するため装置が大掛かりだが、多種多様な基材と薄膜物質の組み合わせに対応できる。

真空中で成膜物質を蒸発させて基板表面に定着させる真空蒸着が最も歴史が古く有名で、他の手法はこれをアレンジしたものが多い。

蒸発した物質をプラズマでイオン化し、負に帯電させた基板に向けて高速で衝突させる「イオンプレーティング」、イオン化した不活性ガスなどを固体の材料表面に叩きつけて材料原子をはじき出し、対面させた基板表面にぶつける「スパッタリング」、高真空下で蒸発した材料を基板に向けて直接打ち込む「分子線エピタキシー」（MBE：Molecular Beam Epitaxy）などがよく知られる。

(2018.11.16更新)